【導(dǎo)讀】合機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)說明。主要內(nèi)容包括組合機(jī)床的特點(diǎn)、發(fā)展現(xiàn)狀及其方向，銑東方紅—75拖拉機(jī)變速箱體定位平面機(jī)。床的機(jī)械結(jié)構(gòu)、主軸箱及該組合機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)，并對該機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 HT2030 200 HB=170~241 340 82 HT3054 300 HB187~255 340 111 表六 許用應(yīng)力 第二對齒輪的計(jì)算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ○1 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) ○2 變速箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級 精度（ GB1009588）。 ○3 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學(xué)特性表，選擇小齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS。大齒輪材料為 45鋼，硬度為 200HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 ○4 選小齒輪齒數(shù) 1Z =22，大齒輪齒數(shù) 2Z =33。 齒輪彎曲疲勞的估算： 26 mmmw 3 ???大 mmm w 3 ???小 齒面點(diǎn)蝕的估算： mmnNAj3370?= 3 ? mmm j ??? 根據(jù)估算所得 wm ， jm 中較大的值，取模數(shù) m= 。 計(jì)算（驗(yàn)算） 已知， N= min/750rnj ? 20?m? 221?z ? ? ?????? ii ??K ?K ?K ?K ?Y mmmj 3 ???? ?????? ? mmmw ???? ????? ? 綜合以上計(jì)算，取 m=3。 第三對齒輪的計(jì)算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ○1 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) ○2 變速箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級精度（ GB1009588）。 ○3 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學(xué)特性表，選擇小齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS。大齒輪材料為 45鋼，硬度為 200HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 27 ○4 選小齒輪齒數(shù) 1Z =27，大齒輪齒數(shù) 2Z =37。 齒輪彎曲疲勞的估算： mmmw 3 ???大 mmm w 3 ???小 齒面點(diǎn)蝕的估算： mmnNAj3370?= 3 ? mmm j ??? 根據(jù)估算所得 wm ， jm 中較大 的值，取模數(shù) m= 。 1． 計(jì)算（驗(yàn)算） 已知， N= min/500rnj ? ?m? 271?z ? ? ?????? ii ??K ?K ?K ?K ?Y mmmj 3 ???? ?????? ? mmmw ???? ????? ? 綜合以上計(jì)算，取 m=。 第四對齒輪的計(jì)算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ○1 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 28 ○2 變速箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 7級精度（ GB1009588）。 ○3 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學(xué)特性表，選擇小齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS。大齒輪材料為 45鋼，硬度為 200HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 ○4 選小齒輪齒數(shù) 1Z =19，大齒輪齒數(shù) 2Z =71。 齒輪彎曲疲勞的估算： mmw 3 ???大 mmm w 3 ???小 齒面點(diǎn)蝕的估算： mmnNAj3370?= 3 ? mmm j ??? 根據(jù)估算所得 wm ， jm 中較大的值，取模數(shù) m= 。 計(jì)算（驗(yàn)算） 已知， N= min/365rnj ? ?m? 191?z ? ? ?????? ii ??K ?K ?K ?K ?Y mmmj 3 36536 000 300 ???? ?????? ? mmmw ???? ????? ? 綜合以上計(jì)算，取 m=。 29 軸的計(jì)算 軸的計(jì)算通常都是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后進(jìn)行校核計(jì)算，計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求，必要時(shí)還應(yīng)校核軸的振動(dòng)穩(wěn)定性。 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對于僅僅承受扭矩的軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；對于具體承受彎矩的軸，應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算，需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。這種方法是只按軸所受的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度；如果還受有不大的彎矩里，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予 以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑。 ? ?TTT d nPWT ?? ???9 5 5 0 0 0 0 式中： T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 Mpa T 軸所受的扭矩，單位為 mmN? TW 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 3mm n 軸的轉(zhuǎn)速，單位為 min/r P 軸傳遞的功率，單位為 mm d 計(jì)算截面處軸的直徑，單位為 mm ??T? 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為 Mpa 由上式可得軸 1的直徑 ? ? mmnPnPd T 500 00 33 ???? ? 軸 2的直徑 ? ? mmnPnPd T 33 ???? ? 軸 3的直徑 ? ? mmnPnPd T 500 00 33 ???? ? 軸 4的直徑 ? ? mmnPnPd T 33 ???? ? 30 軸 5的 直徑 ? ? mmnPnPd T 33 ???? ? 當(dāng)軸截面上開有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度削弱。對于直徑 d100mm的軸，有個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大 7%。對于直徑 mmd 100? 的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大 5%~7%。然后將軸徑圓整。 對第一軸取軸徑為 30mm, 對第二軸取軸徑為 35mm，對第三軸取軸徑為 35mm，對第四軸取軸徑為35mm，對第主軸取軸徑為 80mm。 第四根軸的強(qiáng)度校核 第四根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖所示 圖八 第四軸的結(jié)構(gòu)圖 1 求出軸上的功率 4P 、轉(zhuǎn)速 4n 和轉(zhuǎn)矩 4T 若取每級齒輪傳動(dòng)的效率 ?? ，則 KWKWPP 334 ???? ? min/3654 rn ? mmNmmNnPT ?????? 444 2 求出作用 在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 31 mmmzd 1116 ?? mmmzd 547 ?? NdTF t 6 46 ???? NdTF t 7 47 ???? 求得： NFNH ? NFNH ? 校核最大彎矩和扭矩的危險(xiǎn)截面 取 軸的計(jì)算應(yīng)力,?? ? ? ? ? MP aW TM 2222421 ???? ????? ?? 前已確定軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得 ? ?1?? =60Mpa,l因此， ? ? ?1?? ,故安全。 32 圖九 彎矩扭矩圖 3 機(jī)床夾具 在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了保證加工精度，首先需要使用工件在機(jī)床上占有正確的位置，然后將工件夾緊。這種使工件占有正確的加 工位置并使工件夾緊的過程稱為工件的安裝。用于安裝工件的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。 夾具是組合機(jī)床的重要級成部件，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾壓，刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時(shí)的限位等等作用的。 組合機(jī)床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求卻有著很顯著的甚至是根本的區(qū)別。組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對組合機(jī)床配置方案的選擇，有很大的影響。 組合機(jī)床夾具的主要特點(diǎn) ，而組合機(jī)床夾具是機(jī)床的 主要組成部分，其設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之一。 。如回轉(zhuǎn)或移動(dòng)工作臺，回轉(zhuǎn)鼓輪，主軸箱，33 刀具和輔具，鉆模板和托架，以及支承部件等等。正確地解決它們之間的關(guān)系是保證組合機(jī)床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一。 ，多面和多工序同時(shí)加工，會產(chǎn)生很大的切削力和振動(dòng)。因此，組合機(jī)床夾具必須有很好的剛性和足夠的夾壓力，以保證在整個(gè)加工過程中工件不產(chǎn)生任何位移。同時(shí)，也不應(yīng)使工件產(chǎn)生不容許的變形。 部件，其設(shè)計(jì)，制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求，使其能持久地保持精度。 ，并有動(dòng)作完成的檢查信號；保證切削從加工空間自動(dòng)排出，便于觀察和檢查，以及在不從機(jī)床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整。 定位 工件在夾具中的安裝包括定位和夾緊兩個(gè)過程。 工件的定位就是使同一批工件依次放置到夾具中都能占據(jù)同一位置。工件的定位是依靠定位裝置，在力的作用下，在工件夾緊之前或夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的。 沒有采取定位措施時(shí)，每個(gè)工件在夾具中的位置將是任意的。因此，對一個(gè)工件來說 ，其位置將是不確定的，而對一批工件來說，其位置是變動(dòng)的、不一致的，工件空間位置的這種不確定性，均可按一定直角坐標(biāo)分為六個(gè)獨(dú)立方面： 沿 X 軸方向的不確定，稱為沿 X 軸的不定度，以 X? 表示。 繞 X 軸方向的不確定，稱為繞 X 軸的不定度，以 X 表示。 沿 Y 軸方向的不確定，稱為沿 Y 軸的不定度，以 Y? 表示。 繞 Y 軸方向的不確定，稱為繞 Y 軸的不定度，以 Y 表示 。 沿 Z 軸方向的不確定，稱為沿 Z 軸的不定度，以 Z? 表示。 繞 Z 軸方向的不確定，稱為繞 Z 軸的不定度，以 Z 表示。 六個(gè)方面都不確定，是工件空間位置不確定的最高程度，也就是說，工件共有六個(gè)不定度。定位的任務(wù)，首先在于消除工件的這種不定度。 要消除工件的不定度，最典型的方法就是在夾具中放置如圖所示的六個(gè)支承，工件每次都裝到與六個(gè)支承相接確的位置，從而使每個(gè)工件得到確定的位置，一批工件也就獲得了同一位置。其中工件表面 A放置在三個(gè)支承 上，消除了工件沿 Z 軸及繞 X 軸和繞 Y 軸的三個(gè)不定度；側(cè)面 B靠在兩個(gè)支承上，消除了工件沿 X軸及繞 Z軸的兩個(gè)不定度；最后端面 C 與一個(gè)支承接觸，消除了沿 Y軸的不定度。六個(gè)支承可以抽象為六個(gè)點(diǎn)，故稱為六點(diǎn)定位。 34 圖十 六點(diǎn)定位示意圖 上述的方形的六點(diǎn)定位是最簡單明了的一種典型情況。 在設(shè)計(jì)的該夾具中，楔鐵提供四個(gè)點(diǎn)，再在工件上找一個(gè)面與夾具體靠緊，在繞 X 轉(zhuǎn)動(dòng)方向上用一個(gè)定位釘定位，從而實(shí)現(xiàn)了工件的定位。 有時(shí)夾具上增設(shè)支承點(diǎn)，消除余下的不定度為了承受切 削力、夾緊力等的需要。在該夾具中，安裝在夾具底部的可調(diào)支承就是一種輔助支承。 工件夾頭夾頭圖十一 楔鐵自動(dòng)定心鎖緊示意圖 35 壓緊力計(jì)算 夾緊力與切削力的方向互相垂直，這是一種最常見的情況，大多數(shù)臥式組合機(jī)床都屬于這種情況。此時(shí)，工件在切削力的作用下有產(chǎn)生平移，轉(zhuǎn)動(dòng)和顛覆的趨勢。 根據(jù)轉(zhuǎn)矩可得： hFHF ??? 壓切 Nh HFF ????? 切壓 磨擦系數(shù) f 在許多情況下，并不是由夾具的定位支承機(jī)構(gòu)或夾緊機(jī)構(gòu)本身來直接承受工作所受的切削力，而是由工作在夾緊狀態(tài)下，工件與定位支承機(jī)構(gòu)及夾緊機(jī)構(gòu)之間所產(chǎn)生的磨擦力來防止工作產(chǎn)生平移或轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，在確定夾緊力時(shí)，需要考慮接觸表面間的磨擦系數(shù)。 磨擦系數(shù)主要取決于工作和支承或壓板之間的接觸表面的形式。如圖所示，為定位支承表面的常見形式， (a)所示原支承面為光滑表面。 (b)所示的支承表面具有直溝，并且溝的方向與切削力的方向一致。(c)所示的支承表面也有直的溝，但溝的方向與切削力的方向相垂直。（ d）所示為具有交錯(cuò)溝 的支承表面。 在確定所需的夾緊力時(shí)，當(dāng)工作基面為已加工表面，磨擦系數(shù)可按表 定位支承表面的形式 磨擦系數(shù) 如圖（ a）所示 ~ 如圖（ b）所示 如圖（ c）所示 如圖（ d）所示 ~ 切削力切削力 36 選取， f =。 安全系數(shù) K 在加工過程中，由于受加工工藝的不同，工件材質(zhì)和加工余量的不均勻以及夾具的鈍化等因素的影響， 欲準(zhǔn)確地確定所需的夾緊力實(shí)際上是很困難的，因此，為了夾緊的可靠性，必須將計(jì)算所得的切削力乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需的夾緊力。 總的安全系數(shù)由考慮各種因素所需的安全系數(shù)來決定，可以下式確定： 4321 KKKKK ? 式中： 1K 基本安全系數(shù) 2K 加工狀態(tài)系數(shù) 3K 刀具鈍化系數(shù) 4K 切削特點(diǎn)系數(shù) 選取安全系數(shù) K =3 夾緊力計(jì)算公式 如圖十三所示：楔鐵夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力系數(shù)和傳動(dòng)效率。楔鐵機(jī)構(gòu)中，推桿上的夾緊力為： iPQ? 式中 Q 推桿上的夾緊力（公斤） i 楔鐵機(jī)構(gòu)的傳力系數(shù) P 推動(dòng)楔鐵的力 對于圖中所示的無滾子楔鐵夾緊機(jī)構(gòu)，其傳力系數(shù)為 2131)( )(1 ???